專利名稱：一種高溶解性豌豆蛋白粉的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高溶解性豌豆蛋白的制備方法，屬于農副產品深加工及食品工業技術領域，特別是本發明涉及生物酶法和連續水熱處理技術相結合來制備高溶解性豌豆蛋白的方法。
背景技術：
豌豆是一種重要的膳食豆類資源，富含淀粉(超過50%)和優質的蛋白(18 30% )0豌豆蛋白一種營養均衡的蛋白，富含賴氨酸，其氨基酸組成與FA0/WH0推薦的值較為為接近，具有較高的生物價。據FAO最新統計中國干豌豆栽培面積和總產分別占全世界的15.2%和3.8%，在世界豌豆行業中占有舉足輕重的地位。由于豌豆淀粉中直鏈淀粉含量高，制成的粉絲光澤好，久煮不斷條，因此在國內，豌豆主要應用于豌豆淀粉的生產，采用酸漿法加工粉絲工藝一直沿用至今，酸漿法的原理如下酸漿中的乳酸乳球菌及代謝產物-乳酸，具有凝集淀粉顆粒的能力，利用乳酸乳球菌及代謝產物-乳酸使得淀粉與蛋白、 纖維等物質發生相分離，通過離心即可得到高純度的豌豆淀粉，而豌豆蛋白、纖維素等組分殘留在淀粉加工廢液中，目前國內少有公司將廢水中的蛋白進行回收利用，造成了幾乎全部的蛋白質混入水中被排放掉。這不僅形成蛋白資源的極大浪費，而且在粉絲生產過程中， 大量廢水的排出，造成了嚴重的環境污染。目前，有少數公司噴霧干燥方法或者堿溶酸沉方法，將廢水中的蛋白進行回收，減少蛋白的浪費，然而一方面由于采用堿溶酸沉法，回收過程易產生大量的廢水，對環境造成污染。另一方面采用噴霧干燥法回收所得物料中，由于蛋白發生變性導致豌豆蛋白功能性差，且回收所得蛋白含量較低，只能作為豌豆豆粕，添加于飼料中，附加值極低，造成蛋白資源的浪費。目前，改善植物蛋白功能特性(比如溶解性)的方法有物理法、生物酶法和化學法。化學反應及試劑殘留導致的食品安全問題，化學在食品加工中往往受到限制；蛋白酶水解可改善蛋白的溶解性，但使蛋白質喪失生物大分子的部分性質(如凝膠性)，同時蛋白酶水解也會產生苦味肽，限制水解物的應用。物理改性手段是一種重要的而行之有效地手段。中國發明專利申請201010161753. 2中采用連續熱處理裝置，采用連續熱處理裝置對高溫豆粕進行了連續水熱處理，連續熱處理的原理是在連續熱處理裝置中，利用水蒸汽的高溫高壓以及剪切力對物料進行處理，也就是我們所說的連續水熱處理過程，是一種連續熱處理方法，也稱為噴射蒸煮。該專利對高溫大豆豆粕進行連續水熱處理，成功地誘導了不溶性熱變性大豆蛋白聚集體解離，制備了可溶性大豆蛋白。但將豌豆淀粉廢液中豌豆蛋白進行回收后，僅在連續熱處理裝置中進行連續水熱處理，由于所得豌豆蛋白具有很強的表面疏水性，在蛋白加工的后續干燥過程極易通過分子間的疏水性相互作用形成不溶性聚集體，造成產品溶解性的下降，從而影響到最終產品的功能性質。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的問題，提供一種豌豆淀粉廢液中豌豆蛋白回收產品得率高，質量好，且豌豆蛋白具有高可溶性的方法。本發明方法能夠制備可溶性豌豆蛋白，其主要機理是(1)在連續熱裝置中，在水蒸汽高壓高溫以及剪切力作用下，難溶蛋白轉化為可溶蛋白，實現難溶蛋白可溶化；(2)在連續水熱處理前，利用糖酶將纖維素、淀粉水解為寡糖，在連續水熱處理過程中，可溶性蛋白同寡糖發生糖接枝反應，提高了蛋白溶解性；C3)由于短糖鏈與蛋白通過共價復合或靜電相互作用等次級作用形成復合物，因而抑制蛋白分子間的相互作用，減少了在后續的噴霧干燥過程中蛋白發生聚集形成不可溶性聚集體。因而，本發明采用酶解與水熱處理相結合，可以使豌豆淀粉副產物中豌豆蛋白的含量以及溶解性較其他回收利用方法有更大幅度的提高，解決以往回收技術中存在的不足之處，進而提供一種以豌豆淀粉廢液為原料，生產高溶解豌豆蛋白的方法。本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案—種高溶解性豌豆蛋白粉的制備方法，包括以下步驟(1)回收豌豆淀粉加工廢水中豌豆蛋白以豌豆淀粉廢水為原料，進行薄膜濃縮， 將所得濃縮液進行噴霧干燥，得豌豆蛋白粉；(2)調漿邊攪拌邊將所得豌豆蛋白粉分散于水中，形成蛋白分散液，用鹽酸調節 pH 值至 4. 5-7. 0 ；(3)酶反應將所得蛋白分散液攪拌后，加入糖酶，控制糖酶與蛋白分散液的質量比為1 200 1 20，在溫度為50°C 95°C，pH值為4. 5-7. 0條件下酶解反應0. ； 所述糖酶為耐高溫a-淀粉酶、纖維素酶和a-l，4-葡萄糖水解酶中的兩種或三種；(4)連續水熱處理將步驟(3)所得酶解液調到pH值為7. 0-9.0，在連續熱處理裝置中對酶解液進行連續水熱處理，連續水熱處理時間為1 15min，溫度為110 150°C， 然后冷卻到室溫，將所得液體進行離心；(5)噴霧干燥將步驟(4)離心所得上清液，進行噴霧干燥或先膜濃縮后干燥，制得高溶解性豌豆蛋白粉。為進一步實現本發明目的，步驟(1)干燥條件優選為進風溫度130°C-20(TC，出風溫度為85°C 90°C。步驟( 將步驟(1)所得到的蛋白粉分散于水中，形成質量-8%的蛋白分散溶液。步驟(3)中糖酶與蛋白分散液的質量比為0. 5% 5%，酶解反應時間0. 5h-5h0步驟(4)采用2M氫氧化鈉調節pH值，pH值為7. 0-9. 0，連續水熱處理時間1 15min，溫度為 110 150°C。。步驟(5)的離心條件優選為2000rpm/min-4500rpm/min，時間為 10min_30min。噴霧干燥條件為進風溫度優選為130°C _200°C，出風溫度為85°C _90°C。所述糖酶優選為耐高溫a_淀粉酶、纖維素酶和a-l，4_葡萄糖水解酶；其中耐高溫 a_淀粉酶、a-1，4-葡萄糖水解酶和纖維素酶質量比為1 10 10-10 1 10。與已有技術相比，本發明具有如下有益效果(1)本發明采用噴霧干燥法直接處理豌豆淀粉廢水，減少廢水的排放，解決了廢水嚴重污染環境的問題；(2)本發明采用了糖酶混合物進行了前處理，通過控制酶解條件獲得不同分子量的寡糖；(3)在后續的連續水熱處理過程中，短糖鏈可與蛋白通過共價復合或靜電相互作用等次級作用形成復合物，可抑制蛋白分子間的相互作用，避免了后續干燥過程的蛋白聚集。(4)本發明顯著提高了豌豆蛋白粉的附加值，有利于豌豆蛋白粉的綜合開發利用。(5)本發明也適用于其他低脂豆類生產粉絲過程中從分離淀粉工序排放的廢棄液，低脂豆類包括綠豆、蠶豆、蕓豆、豇豆、扁豆等。
圖1為連續熱處理裝置結構示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例來對本發明作進一步說明，但本發明所要求保護的范圍并不局限于實施例所表述的范圍。本發明以噴霧干燥法回收所得蛋白豆粉為對比實施例。對比實施例1 以豌豆淀粉廢液為原料，其蛋白含量為2%，淀粉含量為0. 2%，薄膜濃縮，使得溶液中蛋白濃度為10%，采用噴霧干燥法回收廢液中蛋白質。條件噴霧干燥條件為進風溫度150°C，出風溫度為90°C。結果見表1。對比實施例2:以豌豆淀粉廢液為原料，其蛋白含量為2%，淀粉含量為0.2%，薄膜濃縮后進行噴霧干燥即得到豌豆蛋白粉，噴霧干燥條件為進風溫度150°C，出風溫度90°C，蛋白濃度為10%。將豌豆蛋白粉邊攪拌邊分散于水中，形成底物，底物為分散懸浮液，豌豆蛋白粉在底物中的重量含量為4%，將所得分散懸浮液用2mol/L的氫氧化鈉調pH值至8. 0。在連續熱處理裝置中進行連續水熱處理。連續水熱處理過程即是連續熱處理過程，具體操作過程 Imin內快速加熱所得分散液至140°C，繼續保持30s后，用冷水迅速冷卻至室溫。將處理后的蛋白在轉速為4500rpm/min條件下離心分離30min后進行噴霧干燥回收豌豆蛋白粉。噴霧干燥條件為進風溫度150°C，出風溫度為90°C。結果見表1。連續熱處理裝置如圖1所示，連續熱處理裝置主要包括噴射蒸煮器4、保溫管道5 和冷卻裝置；物料進口 1和蒸汽進口 2分別與噴射蒸煮器4連通，蒸汽進口 2與噴射蒸煮器 4連通的管路上設有閥門3，保溫管道5 —端與噴射蒸煮器4連通，另一端設有冷卻裝置，保溫管道5出口為物料出口 8，冷卻裝置上設有冷卻水進口 6和冷卻水出口 7。連續熱處理裝置對高溫豆粕進行了連續水熱處理時，利用來自蒸汽進口 2的水蒸汽的高溫高壓以及剪切力對來自物料進口 1的物料在噴射蒸煮器4內進行處理，即連續水熱處理過程，是一種連續熱處理方法，也稱為噴射蒸煮。處理后的物料經冷卻裝置冷去后由物料出口 8排出。實施例1以豌豆淀粉廢液為原料，其蛋白重量含量為2%，淀粉重量含量為0.2%，薄膜濃縮后進行噴霧干燥即得到豌豆蛋白粉，噴霧干燥條件為進風溫度150°C，出風溫度90°C。將邊攪拌邊溶于恒溫酶反應器的水中，形成分散懸浮液底物，底物中豌豆蛋白粉與底物總重量百分比分別為1<%、4<%和8%，配置三種分散懸浮液底物，攪拌301^11后，用2mol/L的鹽酸將底物pH調為6. 5，用加入質量百分比為0. 5%的糖酶混合物(耐高溫a_淀粉酶淀粉酶，a-l，4_葡萄糖水解酶(a-l，4-GluCan glucohydrolace)和纖維素酶的重量比例為 1 10 10)進行酶解反應，酶解溫度為90°C，反應時間為池。將所得溶液用2mol/L的氫氧化鈉調pH值至8. 0。在圖1所示的連續熱處理裝置中進行連續水熱處理，具體操作Imin內快速加熱所得分散液至130°C，繼續保持90s后，用冷水迅速冷卻至室溫。將處理后的蛋白通過轉速為4500rpm/min離心分離30min，進行噴霧干燥，得高溶解性豌豆蛋白粉。噴霧干燥條件為進風溫度160°C，出風溫度為85°C。表 權利要求
1.一種高溶解性豌豆蛋白粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)回收豌豆淀粉加工廢水中豌豆蛋白以豌豆淀粉廢水為原料，進行薄膜濃縮，將所得濃縮液進行噴霧干燥，得豌豆蛋白粉；(2)調漿邊攪拌邊將所得豌豆蛋白粉分散于水中，形成蛋白分散液，用鹽酸調節PH值至 4. 5-7. 0 ；(3)酶反應將所得蛋白分散液攪拌后，加入糖酶，控制糖酶與蛋白分散液的質量比為 1 200 1 20，在溫度為50°C 95°C，pH值為4. 5-7.0條件下酶解反應0.所述糖酶為耐高溫a-淀粉酶、纖維素酶和a-l，4-葡萄糖水解酶中的兩種或三種；(4)連續水熱處理將步驟(3)所得酶解液調到pH值為7.0-9. 0，在連續熱處理裝置中對酶解液進行連續水熱處理，連續水熱處理時間為1 15min，溫度為110 150°C，然后冷卻到室溫，將所得液體進行離心；(5)噴霧干燥將步驟(4)離心所得上清液，進行噴霧干燥或先膜濃縮后干燥，制得高溶解性豌豆蛋白粉。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)干燥條件為進風溫度 1300C _200°C，出風溫度為 85°C 90°C。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述蛋白分散液質量濃度為 1% -8%。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟C3)攪拌時間為30 60min。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(4)通過氫氧化鈉調節pH值。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟⑷的離心為2000rpm/ min_4500rpm/min，時間為 10min_30mino
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟( 所述噴霧干燥條件為進風溫度 130°C _200°C，出風溫度為 85°C _90°C。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述糖酶為耐高溫淀粉酶、纖維素酶和a-l，4_葡萄糖水解酶；其中耐高溫淀粉酶、a-1,4-葡萄糖水解酶和纖維素酶質量比為 1 10 10-10 1 10。
全文摘要
本發明公開了一種高溶解性豌豆蛋白粉的制備方法，以豌豆淀粉加工廢液為原料，采用糖酶酶解與連續水熱處理相結合，制備高溶解性豌豆蛋白粉，該方法首先通過噴霧干燥法收回廢水中豌豆蛋白，然后進行豌豆蛋白溶液的配制，調節pH值；再將所得蛋白分散液攪拌后，加入糖酶，在溫度為50℃～95℃，pH值為4.5-7.0條件下酶解反應0.5h-5h；調節pH值后連續水熱處理，最后進行噴霧干燥。本發明方法制備的豌豆蛋白粉具有高溶解性、蛋白含量高的優點，顯著提高豌豆的附加值，有利于豌豆的綜合開發利用，實現豌豆高價值化。
文檔編號C07K1/14GK102250201SQ20111016182
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者尹壽偉, 楊曉泉, 黃科禮 申請人:華南理工大學